無需外部開關(guān)的高功率LED驅(qū)動器

隨著最近更高功率及效率的新LED出現(xiàn)，LED被迅速應(yīng)用到新的領(lǐng)域，例如手電筒及車載設(shè)備中。高功率LED甚至被應(yīng)用到了長期由白熾燈和熒光燈占據(jù)的環(huán)境照明領(lǐng)域中。為高功率LED供電，最好方法是電流源。因為絕大部分能源，包括電池、發(fā)電機(jī)和工業(yè)干線都是電壓源，而很少有電流源。于是就需要在LED和供電電源中間插入一些電路。這個電路像串聯(lián)電阻一樣簡單，但是考慮到能源效率和其他因素，最好的選擇是高效率帶電壓反饋的電流源。由于LED電流大于0。35A，因此電感式繼電器通常是最好選擇。

為了達(dá)到高效率和小型化的目標(biāo)，基于單功率IC繼電器衍生出了一系列的電路。電路設(shè)計者通過減少使用體積較大的部件，如外部晶體管，開關(guān)，大容量電容以及限流電阻等，并在維持正常運作的情形下盡可能將高亮度的燈光傳遞地越遠(yuǎn)越好，以此來達(dá)到高效及小型化的目標(biāo)。

圖1、圖2、圖3中的電路均適合應(yīng)用在由三到四塊鎳氫電池或鎳鎘電池組成的電源中。圖4和圖5中的電路適合于供電系統(tǒng)線電壓為12V、24V或是42V的車輛中。圖4和圖5的電路也可以應(yīng)用在包括控制和應(yīng)急子系統(tǒng)的24V電源和通信所用的－48V電源的工業(yè)系統(tǒng)中。

這些電路的設(shè)計者們在設(shè)計時都有同樣的觀念：完整的單一模式集成電路繼電器和微功率運放。運放將最終的1。25V反饋到集成電路上。雖然節(jié)點都是以標(biāo)準(zhǔn)電壓拓?fù)錇槟繕?biāo)，但是運放可以使其與微弱的電流敏感電壓及有些許不同的電流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相匹配。所有的這些電路都不需要外部的功率開關(guān)。這種設(shè)計去除了通常在開關(guān)電源附近的大濾波電容，因為沒有必要對LED電流的高頻諧波進(jìn)行平滑處理。所有電路最普遍的選擇是在運放的輸入端引入可調(diào)偏置，依靠IC通過一個電阻和一個由內(nèi)部調(diào)節(jié)電位計，來增加亮度調(diào)節(jié)能力。

高頻開關(guān)調(diào)節(jié)器給LED的基本調(diào)節(jié)電路供電。如圖1所示電路，輸入電壓范圍為3。6V到6。5V，可以提供高達(dá)1A的電流驅(qū)動LED，并用一個電流敏感電阻來控制電流調(diào)節(jié)閉環(huán)回路。圖2中所示電路與圖1中比較類似，但是電流敏感電阻被電感的寄生電阻代替。與圖1中電路功能相同，圖2電路也可以將3。6V到6。5V的輸入電壓轉(zhuǎn)換成驅(qū)動LED高達(dá)1A的電流。

對圖3的單LED電路，MAX1685的啟動電源決定了輸入范圍，最低到2。7V。相對于圖1和圖2中的1A電路而言，最大電流能力為0。5A。輸入電壓上限仍為6。5V。一旦圖3電路開始運行，即使輸入電壓降到1。7V，仍可以驅(qū)動LED。以上三種電路可以應(yīng)用在由堿性電池、三或四塊鎳氫/鎳鎘電池、鋰電池驅(qū)動的前燈、手電筒和其它便攜式燈光設(shè)備中。

圖4和圖5中電路適用于輸入電壓為8V到50V。假定一個12V系統(tǒng)中的所有部件都完全確定，由于集成電路輸入端電壓VIN最高可以達(dá)到76V，因此這兩個電路有負(fù)載抑制。如果將輸入電壓的最小值提高到11。5V，那么最大輸出電流為1A，最多可以驅(qū)動串連的三個LED。圖4與圖5中的電路很相似，除了圖5中用電感作為電流敏感元件。這樣的不利之處是由于銅的溫度系數(shù)較大，造成輸出電流對環(huán)境的依賴性很大。電感線圈是由銅纏繞而成的，外界溫度變化1°C，它的直流阻抗就會變化千分之3。9。因此，當(dāng)外界溫度變化10°C的時候，輸出電流就會減少大約4%。